Cykl Stirlinga
Niniejszy wynalazek wykorzystuje parzystą liczbę N maszyn PRATL (2); N / 2 są gorące, ponieważ są podgrzewane do Tc, a N / 2 są zimne, ponieważ są chłodzone do Tf. Każda zimna maszyna jest podłączona do gorącej maszyny z jednym lub większą liczbą regeneratorów (RGN).
Jak pokazano na fig. 2A do 2F, połączenie 2 maszyn (2F, 2C), jednej zimnej, drugiej gorącej, poprzez regenerator (RGN), daje typową strukturę urządzenia (1); możliwe są bardziej skomplikowane przypadki.
Jak pokazano na rysunkach 3A i 3B, w zimnej maszynie PRATL (2F) są zamontowane 8 jednokierunkowych lamp obiegowych na nośnik ciepła :
- LUGFHG: światło otwierające się do dużej chłodni w górnej i lewej części,
- LUGFHD: światło wpadające do dużej chłodni w górnej i prawej części,
- LUGFBG: światło otwierające się do dużej chłodni w dolnej i lewej części,
- LUGFBD: światło otwierające się do dużej chłodni w dolnej i prawej części.
- LUPFHG: światło otwierające się do małej chłodni w górnej i lewej części,
- LUPFHD: światło wpadające do małej chłodni w górnej i prawej części,
- LUPFBG: światło otwierające się do małej chłodni w dolnej i lewej części,
- LUPFBD: światło otwierające się do małej chłodni w dolnej i prawej części.
Podobnie w gorącej maszynie PRATL (2C), jak pokazano na rysunkach 3C i 3D:
- LUGCHG: światło otwierające się na duże gorące pomieszczenie w górnej i lewej części,
- LUGCHD: światło otwierające się na duże gorące pomieszczenie w prawej górnej części,
- LUGCBG: światło otwierające się do dużego ciepłego pomieszczenia w dolnej i lewej części,
- LUGCBD: światło otwierające się na duże gorące pomieszczenie w dolnej i prawej części.
- LUPCHG: światło otwierające się na małe gorące pomieszczenie w górnej i lewej części,
- LUPCHD: światło otwierające się na małe gorące pomieszczenie w prawej górnej części,
- LUPCBG: światło otwierające się do małego gorącego pomieszczenia w dolnej i lewej części,
- LUPCBD: światło otwierające się do małej gorącej komory w dolnej i prawej części.
Poniższe połączenia powodują, że urządzenie (1) działa jak silnik Stirlinga przy założeniu, że pierścieniowe tłoki obrotowe (PRA) obracają się przeciwbieżnie i rozpoczynają się początkowo, jak pokazano na fig. 3I.
Regenerator (RGN) zapewnia transfer płynu niezamarzającego pomiędzy maszynami PRATL (2F) i (2C) dzięki 4 wężom nawiniętym w helikoidalny kształt, pokazanym na rysunku 2E:
- pierwszy łączy LUGCHD z LUGFBG,
- drugi łączy LUGCBG z LUGFHD,
- trzeci łączy LUPFHG z LUPCBD, a
- czwarty łączy LUPFBD z LUPCHG.
Te 4 zewnętrzne połączenia do (2F, 2C) systematycznie łączą komory o tym samym charakterze (z wyjątkiem ich przeciwnych temperatur) i których objętość zmienia się dokładnie w przeciwnym kierunku: w ten sposób realizacja izochorycznych faz cyklu Stirlinga jest doskonała (obie przy mała objętość Vmin niż duża objętość Vmax) i odbywa się za pomocą bardzo wydajnego regeneratora (RGN) (patrz „zasada i zalety regeneratora”). Pozostałe 4 połączenia to połączenia wewnętrzne do każdej maszyny:
- maszyna PRATL na zimno (2F)
o podłączenie LUGFHG do LUPFHD
o połączenie LUGFBD z LUPFBG
- maszyna PRATL na gorąco (2C)
o połączenie LUPCHD z LUGCHG
o połączenie LUPCBG z LUGCBD
Te 4 połączenia systematycznie łączą komory o tej samej temperaturze, jedną dużą, drugą małą, których wolumetria zmienia się w przeciwnym kierunku, ale nie z tą samą prędkością: przejścia izotermiczne Vmax <** Vmin cyklu Stirlinga są zatem wykonane (zarówno w rozszerzaniu / ściskaniu, jak iw temperaturze ciepłej i zimnej).
Wszystkie połączenia i kierunki przepływu płynu w celu uzyskania silnika podsumowano na rysunkach 3E i 3F. Fig. 3F pokazuje, że w regeneratorze można wykonać połączenie między LUGCHD i LUGCBG, jak również rozgałęzienie w kierunku LUGFBG i LUGFHD (to samo dla LUPFHG, LUPFBD i LUPCBD, LUPCHG).
W tej ostatniej konfiguracji regenerator będzie więc miał tylko 2 rury, przez które przepływa ciągły, jednokierunkowy przepływ płynu. Kierunek przemieszczania się z jednej rury do drugiej jest z drugiej strony przeciwny, co pozwala regeneratorowi z prostymi rurami być prawie idealnym wymiennikiem temperatury dla zimnych i gorących płynów przepływających pomiędzy (2F) a (2C) w celu uzyskania ich izochorycznego ogrzewania i chłodzenia (2 ** 3 i 4 ** 1).
Kiedy pożądane jest działanie jako odbiornik Stirlinga, w celu posiadania pompy ciepła lub lodówki, pod warunkiem zapewnienia pracy mechanicznej, poprzednie połączenia pozostają ważne., Ale :
- kierunek obrotów maszyn zostanie odwrócony, więc,
- kierunek przepływu wszystkich płynów jest odwrócony.
Rysunki 3G i 3H podsumowują wszystkie połączenia i kierunki przepływu płynu w celu uzyskania odbiornika SPRATL z urządzeniem (1).
Zatem poprzednie połączenia powodują, że maszyna SPRATL działa jako odbiornik Stirlinga w hipotezie, że pierścieniowe tłoki obrotowe obracają się w przeciwnych kierunkach i początkowo wychodzą, jak pokazano na fig. 3J.
Pokazane tutaj połączenia i przeciwbieżny charakter to tylko jedna z wielu możliwości: w żaden sposób nie ograniczają możliwych konfiguracji między maszynami zimnymi i gorącymi. Jedynym warunkiem, jaki należy spełnić, jest to, że w każdej maszynie każdy tłok (PRA) znajduje się początkowo w położeniu opisanym na fig. 3N i obraca się z tą samą prędkością. Niezależnie od względnej orientacji maszyn (2F, 2C) i / lub ich kierunku obrotu, zawsze możemy znaleźć kombinację połączeń, aby mieć silnik lub odbiornik SPRATL zgodny z urządzeniem (1).
